KR102023931B1 - 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 단일 몰드에 다수의 발광 다이오드 칩이 일정 간격씩 배치된 발광 다이오드 어레이와; 상기 발광 다이오드 어레이로부터 출사된 광이 측면을 통해 입사되고, 상기 측면과 인접한 제1 상부면의 두께가 안쪽에 구비된 제2 상부면의 두께보다 두껍고, 상기 제1 및 제2 상부면을 연결하는 경사면이 형성된 도광판과; 상기 도광판의 제2 상부면 상부에 배치되는 다수의 광학 시트와; 상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 도광판의 하부에 배치된 반사판과; 상기 발광 다이오드 어레이의 상부로부터 상기 도광판의 제1 상부면 및 경사면의 상부에 걸쳐 배치된 차광 시트를 구비하고; 상기 다수의 발광 다이오드 칩이 안착되는 상기 몰드의 안착부는 상측 및 하측 방향으로 개구되고; 상기 도광판은 상기 경사면과 인접한 상기 제2 상부면에 핫 스팟을 방지하기 위한 다수의 그루브 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위해, 액정 표시 장치는 액정 셀들이 매트릭스형으로 배열된 액정 패널과, 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로와, 액정 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 구비한다.

백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하형 방식과, 에지형 방식이 있다. 여기서, 직하형 방식은 액정 패널의 배면부에 광원을 배치하는 방식이고, 에지형 방식은 액정 패널의 측면부에 광원을 배치하는 방식이다. 백라이트 유닛의 광원은 CCFL과 같은 형광 램프 또는 LED 등이 이용되는데, 특히 LED는 고휘도 및 저소비 전력의 장점이 있어 백라이트 유닛의 차세대 광원으로 주목 받고 있다.

LED를 광원으로 이용하는 에지형 백라이트 유닛은 다수의 LED가 도광판의 측면에 배치되어 광을 출사하고, 도광판은 다수의 LED로부터 입사된 광을 상부면으로 출사시킴으로써 액정 패널의 배면에 광을 조사한다. 그런데, LED는 점광원이기 때문에 선광원인 형광 램프들에 비해서 액정 패널로 조사되는 광의 균일성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 도광판의 입사면에 대해 LED가 인접한 부분에서만 강한 빛이 전달되고, LED와 LED 사이에는 빛 전달이 잘 되지 않는 문제가 발생되는데, 이를 핫 스팟(hot spot)이라 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 핫 스팟을 방지할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치는 단일 몰드에 다수의 발광 다이오드 칩이 일정 간격씩 배치된 발광 다이오드 어레이와; 상기 발광 다이오드 어레이로부터 출사된 광이 측면을 통해 입사되고, 상기 측면과 인접한 제1 상부면의 두께가 안쪽에 구비된 제2 상부면의 두께보다 두껍고, 상기 제1 및 제2 상부면을 연결하는 경사면이 형성된 도광판과; 상기 도광판의 제2 상부면 상부에 배치되는 다수의 광학 시트와; 상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 도광판의 하부에 배치된 반사판과; 상기 발광 다이오드 어레이의 상부로부터 상기 도광판의 제1 상부면 및 경사면의 상부에 걸쳐 배치된 차광 시트를 구비하고; 상기 다수의 발광 다이오드 칩이 안착되는 상기 몰드의 안착부는 상측 및 하측 방향으로 개구되고; 상기 도광판은 상기 경사면과 인접한 상기 제2 상부면에 핫 스팟을 방지하기 위한 다수의 그루브 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 각 그루브 패턴은 원형, 타원형, V형 중 어느 하나의 단면을 갖고, 상기 각 그루브 패턴의 홈은 상기 발광 다이오드 어레이의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 그루브 패턴 간의 간격은 100㎛ 보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 각 그루브 패턴의 길이는 150㎛ 보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 그루브 패턴은 액정 패널의 액티브 영역으로부터 2mm 이상 이격된 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 도광판의 측면에는 원형, 타원형, 삼각형 중 어느 하나의 형태를 갖는 다수의 요철이 형성되고, 상기 각 요철의 홈은 상기 도광판의 측면의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 몰드는 상기 다수의 발광 다이오드 칩이 안착되고, 상기 도광판의 측면과 마주보며 일렬로 형성된 상기 다수의 안착부와; 상기 이웃한 안착부 간의 경계에 형성되되 상기 각 안착부를 상하측 방향으로 개구시키는 다수의 격벽을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도광판의 상부면의 소정 영역에 그루브 패턴이 형성됨으로써, 도광판에 입사되어 상부면으로 출사되는 광을 LED 어레이의 길이 방향으로 산란시켜 핫 스팟을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 A-A' 선에 따른 도광판(4)의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1에 도시된 액정 표시 장치는 액정 패널(16, 18)과, 액정 패널(16, 18)을 지지하는 패널 가이드(12)와, 액정 패널(16, 18)에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛을 수납하는 커버 바텀(14)과, 액정 패널(16, 18)의 베젤부 및 패널 가이드(12)의 측면부를 감싸며 커버 바텀(14)과 체결되는 탑 커버(20)를 구비한다.

액정 패널(16, 18)은 상부 기판(16) 및 하부 기판(18)과, 상부 기판(16)의 상부 및 하부 기판(18)의 하부에 배치되는 상, 하부 편광판(미도시)과, 상부 기판(16) 및 하부 기판(18) 사이에 충진된 액정층(미도시)를 구비한다. 상부 기판(16)은 컬러 필터, 공통 전극, 블랙 매트릭스 등을 구비한다. 공통 전극은 액정 패널(16, 18)의 액정 구동 방식에 따라 하부 기판(18)에 구비될 수 있다. 하부 기판(18)은 다수의 게이트 라인(미도시)과 다수의 데이터 라인(미도시) 등의 신호 배선이 형성되고, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에는 박막 트랜지스터가 형성된다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인으로부터 제공된 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터 제공된 데이터 신호를 각 화소에 공급한다.

패널 가이드(12)는 커버 바텀(14) 상에 적재되어 액정 패널(16, 18)을 지지한다. 이를 위해, 패널 가이드(12)는 액정 패널(16, 18)이 적재되는 단턱부를 구비한다.

백라이트 유닛은 LED를 광원으로 이용하는 에지형 백라이트 유닛이다. 이러한 백라이트 유닛은 도광판(4)과, 도광판(4)의 측면에 광을 조사하는 LED 어레이(2)와, 도광판(4)의 상부에 배치되는 광학 시트(11)와, 입광부의 핫 스팟을 방지하기 위해 패널 가이드(12)의 배면에 부착되는 차광 시트(8)와, 도광판(4)의 하부에 배치되는 반사판(6)을 구비한다.

특히, 본 발명의 LED 어레이(2)는 단일 몰드(22) 내에 다수의 LED 칩(24)이 일정 간격씩 배치되도록 하여 LED 칩(24)을 구동하기 위한 PCB를 삭제할 수 있어 좌우측 베젤의 사이즈를 줄일 수 있고, LED 칩(24)이 안착되는 안착부(22a)의 상측 및 하측에 몰드(22)를 삭제하여 두께를 줄일 수 있다. 그리고 본 발명의 도광판(4)은 상부면의 소정 영역에 그루브 패턴(10)이 형성됨으로써, 도광판(4)으로부터 상부면으로 출사되는 광을 LED 어레이(2)의 길이 방향으로 산란시켜 핫 스팟을 방지할 수 있다. 이러한 본 발명의 백라이트 유닛에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.

커버 바텀(14)은 백라이트 유닛과 패널 가이드(12)를 수납한다. 이를 위해, 커버 바텀(14)은 테두리 영역이 수직으로 절곡되며, 사각형의 판 형상으로 형성된다. 백라이트 유닛의 LED 어레이(2)는 커버 바텀(14)의 내측면에 부착된다.

탑 커버(20)는 액정 패널(16, 18)의 베젤부 및 패널 가이드(12)의 측면부를 감싸는 사각테 형상으로서, 전면이 개구된다. 이러한 탑 커버(20)는 커버 바텀(14)과 체결됨으로써 액정 표시 장치를 케이싱한다.

도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 평면도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 A-A' 선에 따른 도광판(4)의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 구체적으로 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛은 LED 어레이(2)와, 도광판(4)과, 광학 시트(11)와, 차광 시트(8)와, 반사판(6)을 구비한다.

LED 어레이(2)는 광을 발생하는 다수의 LED 칩(24)과, 다수의 LED 칩(24)이 안착되는 몰드(22)를 구비한다.

다수의 LED 칩(24)은 몰드(22)에 배치되고, 몰드(22)에 내장된 리드 전극(미도시)에 접속됨으로써 구동 전압을 제공받아 발광한다. 이러한 다수의 LED 칩(24)은 RGB(적색, 녹색, 청색) 컬러를 개별적으로 발광하거나, 백색을 발광한다.

몰드(22)는 도 2에 도시한 바와 같이, 단일로 구비된다. 이러한 몰드(22)는 다수의 LED 칩(24)이 배치되는 안착부(22a)와, 이웃한 안착부(22a) 간의 경계를 형성하는 다수의 격벽(22b)을 구비한다.

안착부(22a)는 LED 칩(24)이 안착되는 바닥면으로부터 도광판(4)의 측면(4a) 방향으로 개구되되, 폭이 점차 넓어지는 컵 형상으로 형성된다. 안착부(22a)에는 LED 칩(24)과 접속되는 리드 전극이 형성되며, 형광체를 포함하는 레진(20)이 충진되어 LED 칩(24)과 리드 전극을 보호함과 아울러 LED 칩(24)으로부터 발생되는 광 분포를 조절하게 된다. 각 안착부(22a)에 형성된 리드 전극들은 몰드(22)에 내장된 전원 공급 라인(미도시)을 통해 몰드(22) 끝단에 형성된 커넥터(미도시)와 접속된다. 안착부(22a)는 좌우 방향(LED 어레이의 길이 방향)으로는 격벽(22b)이 형성되는 반면, 상하 방향으로는 격벽(22b)이 삭제되어 상측 및 하측 방향으로 개구된다.

격벽(22b)은 안착부(22a) 각각을 구획하도록 안착부(22a)의 좌우측에 형성되고, 안착부(22a)의 상측 및 하측에는 형성되지 않는다. 따라서, LED 칩(24)으로부터 발생된 광은 안착부(22a)의 좌우측 방향뿐만 아니라, 안착부(22a)의 상하측 방향으로도 출사된다.

이러한 본 발명은 단일 몰드(22) 내에 다수의 LED 칩(24)이 일정 간격씩 배치되도록 하여 LED 칩(24)을 구동하기 위한 PCB를 삭제할 수 있어 좌우측 베젤의 사이즈를 줄일 수 있고, LED 칩(24)이 안착되는 안착부(22a)의 상측 및 하측의 몰드(22)를 삭제하여 두께를 줄일 수 있다. 참고로, 종래의 백라이트 유닛은 LED 패키지(LED 칩+몰드)를 PCB에 실장하였는데, LED 패키지를 PCB에 실장하기 위해 PCB의 양끝단에 일정 간격 이상의 마진이 필요하였다. 본 발명은 PCB를 삭제하고 단일 몰드(22) 내에 LED 칩(24)을 배치함으로써 PCB 구비로 인한 LED 어레이 양끝단의 마진을 줄일 수 있어 좌우측 베젤의 사이즈를 줄일 수 있다.

한편, 상기와 같이 LED 어레이(2)를 구성하면, LED 칩(24)으로부터 발생된 광이 안착부(22a)의 좌우측 방향뿐만 아니라 상하측 방향으로도 출사됨에 따라 핫 스팟 현상이 더욱 심해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 도광판(4)의 상부면의 소정 영역에 그루브 패턴(10)을 형성하여 핫 스팟을 방지한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 도광판(4)은 LED 어레이(2)로부터 출사된 광이 측면(4a)을 통해 입사된다. 도광판(4)은 측면(4)을 통해 입사된 광을 상부면으로 출사시킴으로써, 액정 패널(16, 18)의 배면에 광을 조사한다. 이를 위해, 도광판(4)은 굴절율과 투과율이 좋은 재질로 이루어 지며 예를 들면, PMMA(polymethymethacrylate), PC(polyethylene), PE(polyethylene) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(4)은 광 효율을 향상시킴과 아울러 액정 표시 장치의 두께를 감소시키기 위해, 측면(4a)과 인접한 제1 상부면(4b)의 두께가 안쪽에 구비된 제2 상부면(4c)의 두께보다 두껍게 형성된다. 그리고 제1 및 제2 상부면(4b, 4c)은 경사면(4d)을 통해 서로 연결된다.

본 발명의 도광판(4)은 핫 스팟을 방지하기 위해 다음과 같은 구조로 형성된다. 즉, 본 발명의 도광판(4)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 측면(4a)에 다수의 요철(26)이 형성되고, 제2 상부면(4c)의 소정 영역에 다수의 그루브 패턴(10)이 형성된다.

다수의 요철(26)은 도광판(4)의 측면(4a)에 형성된다. 각 요철(26)은 삼각형, 원형, 타원형으로 형성될 수 있고, 요철(26)의 홈은 도광판(4)의 측면(4a)의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성된다. 다수의 요철(26)은 도광판(4)의 측면(4a)에 입사되는 광을 LED 어레이(2)의 길이방향으로 산란시킨다.

그루브 패턴(10)은 도광판(4)의 제2 상부면(4c)에 V 형, 원형, 타원형 중 어느 하나의 단면을 갖도록 형성되고(도 4a 및 도 4b 참조), 그루브 패턴(10)의 홈은 LED 어레이(2)의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성된다. 다수의 그루브 패턴(10)은 도광판(4)의 측면(4a)에 입사되어 제2 상부면(4c)으로 출사되는 광을 LED 어레이(2)의 길이 방향으로 산란시킨다.

이러한 본 발명은 도광판(4)에서 LED 칩(24)과 인접한 영역과, 그렇지 않은 영역 간의 휘도 편차를 줄여 광의 균일도를 향상시키고 핫 스팟을 방지할 수 있다.

그루브 패턴(10)은 백라이트 유닛의 외관 품위를 향상시키기 위해 다음과 같이 설계되는 것이 바람직하다. 즉, 그루브 패턴(10)의 길이(L)는 도 2에 도시한 바와 길이가 150㎛ 이하로 형성된다. 그리고 도 3의 'D'에 도시한 바와 같이, 그루브 패턴(10)은 액정 패널(16, 18)의 액티브 영역(A/A)으로부터 2mm 이상 이격된 영역에 형성된다. 그리고 각 그루브 패턴(10) 간의 간격(P)은 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 100㎛ 보다 작게 형성됨으로써, 모아레(moire)와 같은 외관 불량을 방지할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 각 그루브 패턴(10)의 깊이는 약 4㎛로 설계되는 것이 바람직하다.

	종래	본 발명
휘도	12,070 nit	12,420 nit
광 균일도	73 %	80 %

표 1은 종래와 본 발명을 비교한 실험 결과값을 나타낸다.

표 1을 참조하면, 종래의 LED 백라이트 유닛과 본 발명의 백라이트 유닛의 휘도는 각각 12,070 nit, 12,420nit로 측정되고, 종래의 LED 백라이트 유닛과 본 발명의 백라이트 유닛의 광 균일도는 각각 73%, 80%로 측정되었다. 따라서, 본 발명은 백라이트 유닛의 휘도를 증가시키면서도 광 균일도가 향상되고, 결과적으로 핫 스팟 현상이 저감된 것을 알 수 있다.

광학 시트(11)는 적어도 한장의 확산 시트와, 프리즘 시트를 구비하며, 도광판(4)의 제2 상부면(4c)에 배치된다. 확산 시트는 도광판(4)으로부터 출사된 광을 전면으로 확산시키는 역할을 한다. 프리즘 시트는 확산 시트에 의해 확산된 광을 액정 패널(16, 18)의 배면에 수직되도록 광을 집광한다.

차광 시트(8)는 패널 가이드(12)의 배면에 부착되고, LED 어레이(2)의 상부로부터 도광판(4)의 제1 상부면(4b) 및 경사면(4d)의 상부에 걸쳐 형성된다. 이러한 차광 시트(8)는 LED 어레이(2) 및 도광판(4)으로부터 상측으로 향하는 광을 하측으로 반사시킴으로써 광 효율을 향상시키고 핫 스팟을 방지하는 역할을 한다.

반사판(6)은 LED 어레이(2) 및 도광판(4)의 하부에 배치된다. 이러한 반사판(6)은 LED 어레이(2) 및 도광판(4)으로부터 하측으로 향하는 광을 상측으로 반사시킴으로써 광 효율을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도광판의 상부면의 소정 영역에 그루브 패턴이 형성됨으로써, 도광판에 입사되어 상부면으로 출사되는 광을 LED 어레이의 길이 방향으로 산란시켜 핫 스팟을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

2: LED 어레이 4: 도광판
6: 반사판 8: 차광 시트
10: 그루브 패턴 12: 패널 가이드
14: 커버 바텀 16, 18: 액정 패널
20: 탑 커버

Claims (8)

1. 단일 몰드에 다수의 발광 다이오드 칩이 일정 간격씩 배치된 발광 다이오드 어레이와;
   상기 발광 다이오드 어레이로부터 출사된 광이 측면을 통해 입사되고, 상기 측면과 인접한 제1 상부면의 두께가 안쪽에 구비된 제2 상부면의 두께보다 두껍고, 상기 제1 및 제2 상부면을 연결하는 경사면이 형성된 도광판과;
   상기 도광판의 제2 상부면 상부에 배치되는 다수의 광학 시트와;
   상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 도광판의 하부에 배치된 반사판과;
   상기 발광 다이오드 어레이의 상부로부터 상기 도광판의 제1 상부면 및 경사면의 상부에 걸쳐 배치된 차광 시트를 구비하고;
   상기 다수의 발광 다이오드 칩이 안착되는 상기 몰드의 안착부는 상측 및 하측 방향으로 개구되고;
   상기 도광판은 상기 경사면과 인접한 상기 제2 상부면에 핫 스팟을 방지하기 위한 다수의 그루브 패턴이 형성되며,
   상기 다수의 그루브 패턴은 액정 패널의 액티브 영역으로부터 설정 간격 이격된 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 각 그루브 패턴은
   원형, 타원형, V형 중 어느 하나의 단면을 갖고, 상기 각 그루브 패턴의 홈은 상기 발광 다이오드 어레이의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 다수의 그루브 패턴 간의 간격은 100㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 각 그루브 패턴의 길이는 150㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 다수의 그루브 패턴은 액정 패널의 액티브 영역으로부터 2mm 이상 이격된 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 도광판의 측면에는
   원형, 타원형, 삼각형 중 어느 하나의 형태를 갖는 다수의 요철이 형성되고, 상기 각 요철의 홈은 상기 도광판의 측면의 길이 방향에 수직된 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 몰드는
   상기 다수의 발광 다이오드 칩이 안착되고, 상기 도광판의 측면과 마주보며 일렬로 형성된 상기 다수의 안착부와;
   상기 이웃한 안착부 간의 경계에 형성되되 상기 각 안착부를 상하측 방향으로 개구시키는 다수의 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
8. 액정 패널과;
   상기 액정 패널을 지지하는 패널 가이드와;
   청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 상기 백라이트 유닛과;
   상기 백라이트 유닛을 수납하는 커버 바텀과;
   상기 액정 패널의 베젤부 및 상기 패널 가이드의 측면부를 감싸며 상기 커버 바텀과 체결되는 탑 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

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